如果有人認為
，使用關節臂機器人無法完成硬質材料的精密加工，那麼 toolcraft 公司就會用事實證明他們的觀點是錯誤的。Daniel Distler 和 Andreas Bauer 使用倍福的 TwinCAT CNC 和基於 PC 的控製技術，讓機器人單元能夠精密加工包括碳化矽和灰鑄鐵實心棒在內的零部件。

 
  與五軸數控係統一樣，操作和軌跡規劃也通過 G 代碼進實現，並在定製的 CP3921 多點觸控控製麵板上實現可視化。

  toolcraft 清楚地了解加工製造業的需求
，哪些工藝和技術在實踐中有效
，哪些無效。因為 toolcraft 不僅使用其 60 台 CNC 機床為客戶進行生產
，而且還為各個行業的企業設計
、規劃和建造交鑰匙生產係統。
  toolcraft 公司成立於 1989 年
，起初是一家合同製造商
，後來逐步增加了各種製造服務，比如在 2005 年新增了注模和模具製造服務，以及在 2011 年新增了增材製造服務。2015 年，機器人技術成為 toolcraft 最新的技術部門。“無論我們在哪種技術領域開展業務，我們都希望擁有提供完整解決方案所需的專業知識。”機器人技術部門經理 Daniel Distler 解釋道
，他主要負責公司的銷售和人事工作。
  其產品範圍包括各種簡單設備以及可集成到客戶現場現有係統中的複雜係統。“配備新技術的設備與最終客戶的現有控製係統之間的連接並不總是那麼容易，但如果采用靈活的控製技術，就能輕鬆做到。”toolcraft 機器人技術（工程）部門經理 Andreas Bauer 說道。
  適用於各種應用的自動化平台
  這就是 Andreas Bauer 和 Daniel Distler 依賴基於 PC 的控製技術的原因，例如在生產單元中使用七軸銑削機器人進行 CNC 零件加工。“TwinCAT CNC 是第一款集成連接史陶比爾機器人控製器（TwinCAT Robotics uniVAL PLC，TF5130）的接口的控製器。“在項目實施過程中
，這個軟件包為我們實帶來了很多便利。”Andreas Bauer 回憶道。目前，有個用戶正在使用 toolcraft 設計的加工單元用大型碳化矽和灰鑄鐵塊銑削加工晶圓生產底座。“在這方麵，toolcraft 已經在使用我們的 TwinCAT CNC。”倍福紐倫堡分公司銷售 Alexander Klos 補充道。

 
  樣機的整個控製和監測係統都在搭載 Intel® CoreTM i7 CPU 和四個處理器核的 CX2040 嵌入式控製器（左下）上運行。

  最初，客戶仍然使用傳統的五軸 CNC 機床加工金屬塊。但銑削硬質材料時會產生極細的粉塵，這些粉塵會滲透到每個接縫處
、直線導軌和軸承中
，短時間內就會造成很嚴重的問題。CNC 機床很快就出現了磨損，需要進行大修。“我們當時就知道
，使用 TwinCAT CNC 後
，我們就可以在大到 1 立方米的加工區域內實現 2/10 毫米的高精度，同時還能對史陶比爾機器人進行密封並施加超高壓。”Daniel Distler 強調道。這些技術知識積累來自各個項目，例如，在這些項目中，機器人被完全拆解並密封，即使在水深達 20 米的情況下仍能可靠運行。
  新一代數控機器人
  機器人在零件加工中有著巨大的潛力，但應該把重點放在哪裏呢？“我們對機器人銑削的發展方向進行了長時間的認真思考

，當然還有如何實現發展。”Daniel Distler 解釋道。我們的目標不僅是進一步提高加工質量，將其提升到一個新的水平，而且還要確保用戶在創建加工程序時不會有任何改變。在 2018 年項目開始時，用“最佳方案”仔細檢查了加工單元的所有組件：機器人、旋轉工作台
、換刀裝置、銑削主軸，當然還有控製技術。Andreas Bauer 說道：“從我們過去八年積累的專業知識和經驗來看，我們對各種運動學和設計的優缺點了如指掌。”我們與一家機器人供應商合作
，利用這些專業知識開發出了能夠提高構件剛度
、防塵/防水性能、有效載荷以及機械臂伸展範圍的運動學功能。
  因此，目前的加工單元配置的是基於新型運動學的高端數控機器人。“除了 TwinCAT CNC 之外
，toolcraft 還為其新一代數控機器人配備了倍福的伺服驅動器和伺服電機。”Alexander Klos 補(bu)倉(cang)道(dao)。機(ji)器(qi)人(ren)所(suo)有(you)軸(zhou)的(de)驅(qu)動(dong)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)都(dou)配(pei)備(bei)了(le)雙(shuang)軸(zhou)承(cheng)齒(chi)輪(lun)和(he)編(bian)碼(ma)器(qi)。此(ci)外(wai)
，還(hai)對(dui)主(zhu)軸(zhou)托(tuo)架(jia)進(jin)行(xing)了(le)改(gai)裝(zhuang)。銑(xi)削(xue)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)基(ji)於(yu)功(gong)能(neng)強(qiang)大(da)的(de) CX2040 嵌入式控製器和 CP3921-1502-0010 CNC 多點觸控控製麵板構成，通過 CP-Link 4
，隻需一根以太網電纜（CAT.6A）即可連接麵板與嵌入式控製器。AM8000 伺服電機和 AX8000 多軸伺服係統以及 TwinCAT CNC 使shi係xi統tong更geng加jia完wan善shan。新xin設she計ji還hai包bao括kuo內nei置zhi軟ruan管guan，它ta可ke以yi簡jian化hua搬ban運yun工gong作zuo。此ci外wai

，它ta也ye無wu需xu單dan獨du的de機ji器qi人ren控kong製zhi器qi
，從cong而er節jie省sheng了le控kong製zhi櫃gui空kong間jian，降jiang低di了le項xiang目mu的de複fu雜za性xing。

 
  倍福 AM8000 伺服電機以及驅動和輸出端的編碼器確保機器人的高精度運動控製。

  驅動技術的直接轉換
  “雖然 toolcraft 一開始使用的是 TwinCAT CNC 和 TwinCAT Robotics uniVAL PLC，但很快就轉換到了另一種具有不同機械結構、運動學以及我們的驅動和伺服驅動技術的機器人類型。”Alexander Klos 在指出基於 PC 的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)的(de)開(kai)放(fang)性(xing)和(he)靈(ling)活(huo)性(xing)這(zhe)兩(liang)個(ge)重(zhong)要(yao)特(te)點(dian)時(shi)說(shuo)道(dao)。例(li)如(ru)
，可(ke)以(yi)將(jiang)機(ji)器(qi)人(ren)軸(zhou)的(de)驅(qu)動(dong)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)編(bian)碼(ma)器(qi)輕(qing)鬆(song)集(ji)成(cheng)到(dao)軸(zhou)控(kong)製(zhi)器(qi)的(de)軟(ruan)件(jian)功(gong)能(neng)塊(kuai)中(zhong)。倍(bei)福(fu)能(neng)夠(gou)提(ti)供(gong)從(cong) CNC 係統到伺服驅動器再到電機等各種通用型產品係列，toolcraft 因而可以擁有各種完全不同的優化選項。“直接訪問所有參數和過程設置在進一步提高精度方麵起到了很大的作用。”Andreas Bauer shuodao。liru，tongguoshuchuduanbianmaqiheshidangdekongzhisuanfa，jinyibubuchanglesuididanrengnengjiancedaodechilunzhihouxianxiang。jishizaishijiajiaodadelishi，liruzaidaguimoxixueguochengzhonghuogenjugongzuoquyuzhongdaojuzhongxindian (TCP) 的位置
，也能快速、精確地跟蹤軸。“測量和校準周期的整合確保了性能的一致性。”Daniel Distler 補充道。
  toolcraft 還可靈活選擇反饋係統和使用其它技術：伺服驅動器支持多種編碼器接口，還可通過 EtherCAT 提供其它功能選項。“我們凡事都會提前考慮
，目前正在考慮集成相機係統，以檢測和自動加載零件。”Andreas Bauer 說道。
  後處理程序和坐標轉換包括在內
  對於製造企業來說，重要的是擁有一個從 CAD 圖紙到加工程序的有效運轉的工藝流程。Daniel Distler 說道：“我們的方法是消除用戶對機器人操作和編程的畏懼，同時提供更多的加工自由度。”基於 PC 的控製技術在這方麵也發揮了重要作用：後處理程序和坐標轉換與數控機器人的軌跡控製同時在嵌入式控製器上運行。因此
，加工程序可以像平常一樣用 G 代碼編程

，並從常用的 CAD/CAM 程序生成。Daniel Distler 解釋說道：“我們希望機器人能與用戶的 CAM 軟件完美配合。”toolcraft 為此還提供了靈活的基於 PC 的控製平台。